Le coucou chante aux heures des repas-Comment l'appétit cellulaire interagit avec nos gènes horlogers
Les différentes fonctions du corps fluctuent de façon régulière au cours de la journée. Si le «Grand horloger» responsable de la coordination de ces oscillations se trouve dans le cerveau, ce sont de minuscules pendules, situées au cœur de nos cellules, qui en assurent le relais. Or les mécanismes par lesquels elles sont contrôlées ne sont pas encore élucidés. A l’Université de Genève (UNIGE), une équipe de chercheurs du Pôle de recherche national Frontiers in Genetics découvre comment le senseur de l’appétit des cellules influence les rouages des gènes horlogers centraux. Ce dialogue moléculaire, dévoilé par le groupe d’Ueli Schibler, est relaté dans le numéro du 25 juillet prochain de la revue Cell.
Les êtres vivants se sont adaptés à l’alternance du jour et de la nuit grâce à la présence d’une horloge interne. Celle-ci leur permet de mesurer le temps géophysique et d’anticiper les changements environnementaux. Chez les mammifères, l’horloge centrale se situe dans une région précise du cerveau, le noyau suprachiasmatique. Chaque neurone de ce noyau possède sa propre clepsydre moléculaire, un ensemble de gènes dont l’expression atteint un pic spécifique en vingt-quatre heures. Les horloges, couplées entre elles, oscillent de concert grâce à leur synchronisation par la lumière.
«Grand horloger» et oscillateurs subalternes
De nombreux gènes horlogers sont toutefois aussi exprimés de façon circadienne, soit avec un rythme biologique de 24 heures, dans la plupart de nos cellules, avec des périodes spécifiques selon les organes. Ces minuscules oscillateurs périphériques sont synchronisés par l’horloge centrale, afin de maintenir une activité normale au niveau de chaque organe. Ueli Schibler, du Département de biologie moléculaire (Fac. des sciences) de l’UNIGE, tente de comprendre ces mécanismes de contrôle.
Au rythme de l’alimentation
Tandis que les cycles du jour et de la nuit donnent le la au chef d’orchestre, c’est le rythme des prises de nourriture qui constitue le stimulus principal de nombreuses horloges subalternes. «Beaucoup de gènes impliqués dans le métabolisme sont exprimés de façon circadienne. A lui seul, le foie en compte plus de 350», explique le professeur. Il est donc possible que l’horloge centrale agisse en imposant des rythmes de repos et d’activité et, par conséquent, des cycles d’alimentation et de jeûne.
Pour étayer cette hypothèse, encore fallait-il trouver une connexion entre le métabolisme et le circuit circadien principal. Or, les chercheurs de l’UNIGE ont découvert que l’activation à grande échelle de plusieurs gènes horlogers-clés est stimulée par SIRT1, un enzyme impliqué dans le contrôle du métabolisme.
«Cette protéine est également exprimée de façon circadienne. Nous avons observé qu’elle se lie à un répresseur de l’activité d’un gène horloger, nommé PER2, et provoque sa dégradation», rapporte Gad Asher, membre du groupe. On savait déjà que SIRT1 était un acteur-clé dans la modulation de l’expression d’un éventail de gènes. En démontrant que cet enzyme met aussi au diapason les gènes horlogers, le professeur et son équipe ajoutent désormais une note importante à son répertoire.
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